微气压传感器测试系统的自动控制及其测试

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随着微机械加工技术和微机电系统(MEMS)的迅速发展,微热板式微气压传感器由于具有体积小、功耗低、量程宽、热响应快、易与IC集成等优点,成为国内外研究的一个热点。为了对传感器进行静态和动态性能测试,综合评估微气压传感器的性能,需建立一个真空自动测控系统,为传感器提供所需的各种不同的气压测试环境。 本文介绍了微热板式微气压传感器的工作原理及基本特性,分析了真空控制及测试的特点,确定了一套测试系统的控制策略。同时介绍了微热板式微气压传感器自动测控系统的硬件组成及软件实现过程,进一步完善了微气压传感器测控系统的人机交互界面。重点研究了真空控制系统的控制原理和控制方法,将模糊控制理论应用于真空控制,并对此进行了MATLAB仿真,设计出了模糊控制器,建立了微热板式微气压传感器的自动测控系统,为深入开展传感器的性能测试提供了良好的实验平台。 该测控系统采用模糊PID控制算法,利用D/A卡控制两个质量流量控制器,当真空室气压高于1kPa时,采用大流量的质量流量控制器实现气压的自动控制;当真空室气压低于1kPa时,采用小流量的质量流量控制器实现气压的自动控制。将微热板式微气压传感器置于真空室内,计算机利用A/D卡实时采集它的响应信号,通过此响应信号来对比真空室的气压信号,进而分析传感器的各项性能。 实验表明,测控系统可以在中真空段实时地控制真空室的气压,使得气压或气流稳定可控,从而为传感器提供一个静态或动态的气压环境,便于开展传感器的各项性能测试,可以为微热板式微气压传感器的研究提供可靠的实验数据。
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